Делитель частоты с переменным коэффициентом деления Советский патент 1985 года по МПК H03K23/00 

1 Изобретение относится к импу ной технике, в частности к устройствам автоматики, телемеханики, вычислительной и измерительной тех ники, и может быть использовано в синтезаторах частот, в цифровых си темах автоподстройки частоты, в из мерительной аппаратуре счетного типа. Цель изобретения - повьшение на дежности функционирования при сохр нении высокого быстродействия и пр повышении степени унификации устройства. На фиг. 1 приведена электрическая структурная схема устройства на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. Делитель частоты с переменным j коэффициентом деления содержит D-триггер 1 младшего разряда,)триггер 2 управления младшим разря дом, первый 43-триггер 3 (формирования выходного сигнала младшего разряда), второй)-триггер 4 (формирования сигнала записи младшего разряда), представляюпще собой каскад 5 младшего разряда (младший к:аскад) с коэффициентом деления 2/3, управляемый делитель 6 частот старших разрядов (Старший каскад, .выполненный, например, на двоичном синхронном счетчике 6-1 импульсов типа К500ИЕ136 ЭСЛ серии К500, чет ре выхода с четырех разрядов которого монтажно объединены для вьтол нения логической функции и для единичных сигналов и подключены к управляющему входу S1, четыре информационных входа для параллельной установки разрядов в исходное состояние соединены с соответствую щими шинами кода управления старши разрядов, а выход сигнала переноса подключен к шине сигнала записи каскада старших разрядов), шину 7 входного тактового сигнала, шины ,...,8-N кода управления, шины 9, 10 сигналов подготовки записи .; младшего и записи старших разрядов выходную шину 11 старшего каскада и выходную шину 12 устройства. При построении устройства предполагалось, что единичньй сигнал соответствует высокому уровню напряжения, а нулевой - низкоку, независимо от полярности напряжения. 9 Устройство работает следующим образом. При нулевом сигнале кода управления младшего каскада) -триггер 1 работает в режиме автономного счета, так как1 -триггер 2 находится постоянно в нулевом состоянии независимо от сигнала на его информационнном входе (Л-входе) и не оказывает влияния на работу)-триггера 1.D-триггер 3 повторяет период выходного сигнала -триггера 1 без снижения быстродействия последнего. С прямого выхода Л -триггера 3 на.тактовый вход старшего каскада подается сигнал, частота которого в два раза меньше частоты входного тактового сигнала устройства. Старший каскад работает до заполнения своего счетчика 6-1 (состояние опознавания), при котором на выходах триггеров этого счетчика, монтажно объединенных для выполнения логической функции И, появляется единичный сигнал записи, поступающий на вход 61 управления режимом работы счетчика 6-1. В результате производится параллельный ввод информации в счетчик 6-1 (процесс установки триггеров счетчика импульсов в состояния, определяемые заданным кодом управления на шинах 8-2,... ..,8-N, где N 5). С некоторым запаздьюанием относительно единичного сигнала записи на выходе переноса этого счетчика импульсов формируется также единичный сигнал. Длительности указанных единичньрс сигналов равны периоду Tgjj, входного тактового сигнала старшего каскада, а период повторения определяется кодом управления на тинах 8-2,..., 8-5 и изменяется от Тд до 16Тдхг для рассматриваемой структуры стар-, шего каскада. Сигнал на выходе Сg переноса счетчика 6-1 является выходным сигналом старшего каскада и для данного устройства может использоваться в качестве выходного сигнала записи старшего каскада, поступающего на информационный вход)-триггера 4. В общем случае сигнал, подаваемый на информационный вход . D-триггера 4, должен формироваться в течение каждого периода следования выходных импульсов, устройства незаг висимо от коэффициента деления устройства и полностью охватывать в пределах каждого периода следования выходных импульсов устройства часть одного из импульсов входного тактового сигнала которая включает в себя активйый (на фиг.2 задний) фронт. Для устойчивой работы3)-триг гера 4 эта часть должна иметь длительность не менее времени срабатывания 1тр (фиг.2) этого триггера. После прихода единичного сигнала записи старшего каскада с шины 10 по заднему фронту импульса сигнала Т цу D-триггер 4 переходит в единичное состояние. После окончания сигнала записи на шине 10 по заднему фронту очередного импульса сигна лаТц.)-триггер 4 возвращается в нулевое состояние. В результате на инверсном выходе этого триггера формируется нулевой сигнал, поступающий на выходную шину 12. Период этого сигнала определяется кодом управления на шинах 8-1,...,8-N. Так как прямые выходы -триггеров 1 и 4 объединены монтажно для выполнения логической функции И, то сигнал на прямом выходе С-триггера 4 (сигнал подготовки сигнала запи. си младшего каскада на шине 9) зависит от состояния этих триггеров. Следует заметить, что шина 9 исполь зуется в том случае, если в качестве старшего каскада применить каска аналогичный младшему. Шина 9 такого каскада соединяется с информационным входом)-триггера 4 младшего каскада. При единичном сигнале кода управ ления младшего каскада работа устройства происходит согласно временным диаграммам фиг.2 для кода управ , ления устройства 10111 (младший разряд слева). Условно принято, что триггеры младшего каскада имеют оди наковые временные задержки изменения состояний, равные trpf , а триггеры старшего каскада - i.Tpa Едини 1ный сигнал, присутствующий на R-входеО-триггера 2, не оказьгоает влияния на работу этого триггера. Изменение состоянийФ-триггера 2 происходит в соответствии с сигнало на его информационном входе, а следовательно, зависит от состояний Л-триггеров 1 и 4, так как их прямы выходы объединены монтажно для вьто нения логической функции И. При поступлении на шину 7 первых двух импульсов входного тактового сигнал устройства (фиг.2а) на прямом (фиг.26) и инверсном (фиг.2в) выходах О -триггера 1 формируются соответственно единичный и нулевой импульсы, длительность которых равна периоду входного тактового сигнала Тдх, (фиг.2а). На прямом выходе D-триггера 3 в соответствии с сигналом на информационном входе этого триггера также появляется единичный сигнал .(фиг.2г), поступающий на вход синхронизации (тактовый вход) счетчика 6-1 (фиг.1) и D-триггера 4. Последний до прихода единичного сигнала записи старшего каскада (фиг.2д) находится в нулевом состоянии (фиг.2е) и, следовательно, на информационном входеD-триггера 2 (фиг.2ж) присутствует нулевой сигнал, на инверсном выходе (фиг.2и) этого триггера - единичный, не влияющий на работу Л -триггера 1.D-триггер 1 продолжает работать в режиме автономного счета. Счетчик 6-1 старшего каскада работает до заполнения. Коэффициент деления старшего каскада равен 2 согласно заданному коду управления. Работа каскада осуществляется так же, как и в случае нулевого сигнала кода управления младшего каскада. После прихода единичного сигнала записи старшего каскада (фиг.2д) на информационный входD-триггера 4 по заднему фронту второго импульса с прямого выхода D-триггера 3 (фиг. 2г)3)-триггер 4 переходит в единичное состояние (фиг.2е). Сигнал на информационном входе)-триггера 2 (фиг.2ж) начинает повторять сигнал на прямом выходе -тфиггера 1 (фиг.2б), и по заднему фронту пятого импульса входного тактового сигнала (фиг.2a)D-триггер 2 переходит в единичное состояние, а на его инверсном выходе (фиг.2и) появляется нулевой сигнал, блокирующий переход D-триггера 1 в единичное состояние по заднему фронту шестого импульса входного тактового сигнала (фиг.2а,б). В результате установка -триггера 1 в нулевое состояние происходит без потери быстродействия всего устройства. При этом период gy выходного сигнала младшего касада (фиг.2г) равен трем периодам Tg входного тактового сигнала уст-, ойства (фиг.2а), и, следовательно, оэффициент деления младшего каскада равен 3. После окончания единичного сигнала записи старшего каскада О-триггер 1 вновь начинает работать в режиме автономного счета, а коэффи циент деления младшего каскада становится равным 2. С приходом следующего сигнала записи старшего каскада процесс установки)-триггера 1 в нулевое состояние повторяется. Так как коэффициент деления старшего кас када равен 2 согласно заданному коду управления на шинах 8-2,...,8-5, то период сигнала записи старшего каскада равен 2 ff (фиг.2г,д). В результате с выхода устройства на ши ну 12 выдаются нулевые сигналы, период которых TBJ,,X 5 Т8x1 (фиг.2а, к). Формирование сигнала записи старшего каскада происходит с времен ной задержкой i (фиг.2д) относительно заднего фронта входного тактового сигнала Т (фиг.2г), которая может превьш1ать временную задержку триггера Ьтр г (фиг.2л) старшего каскада примерно в 1,5 раза при сохранении устойчивого функционирования устройства. Объясняется это тем, что для правильного функционирования С-триггера 4 достаточно, чтобы время t опережения заднего фронта импульса на информационном входе этого триггера относительно заднего фронта тактового импульса было не менее времени срабатывания t/Tf, триггера младшего каскада (фиг.2г,д). На фиг.2л показан сигнал, поступающий на вход управления 51 счетчика 6-1 при заполнении этого счетчика. Временная задержка этого сигнала относительно заднего фронта тактового сигнала Tgx (фиг.2г,л) равна временной задержке триггера счетчика 6-1. Как видно из временных диаграмм фиг.2а,д выходной сигнал старшего каскада, поступающий на шину 11, можно использовать также в качестве выходного сигнала устройства. Коэффициент деления устройства изменяется от 2-х до ((, 1 где Мд,о,кс- максимальный коэффициентделения старшегокаскада.

ДЕЛИТЕЛЬ ЧАСТОТЫ С ПЕРЕМЕННЫМ КОЭФадЦИЕНТОМ ДЕЛЕНИЯ, содержащий управляека 1й делитель частоты старших разрядов, входы управления которого подключены к соответствующим шинам кода управления, а выход соединен с первой выходной шиной, D-триггер младшего разряда иD-триггер управления младшим разрядом, входы синхронизации которьк подключены к шине входного тактового сигнала, вход установки .в 0 О-триггера управления младшим азредом соединен с шиной кода управления младшим разрядом, а инверсный выход - с входом установки в -триггера младшего разряда, инверсный выход KOTQporoсоединен с его информационным входом, а прямой выход - с информационным входом D-триггера управления младшим разрядом, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности функционирования при сохранении высокого быстродействия и при повышении степени унификации устройства, в него введены первый и второйР-триггеры,Гпричем вход синхронизации и информационный вход первогоD-триггера подключены соответственно к входу синхронизации и инверсному выходу Л-триггера младшего разряда, а прямой выход соединен с тактовым входом управляемого делителя частоты старших разрядов и входом синхронизации второго -триггера, прямой выход которого подключен к прямому выходу Э-триггера младшего разряда; инверсный выход - ко второй выходной шине, а информационный вход - к шине сигнала записи управляемого делителя частоты старших разрядов.

н

8-2 8-3

Вшадст, каскада

IS, Сигнал

записисткаскада

г д е ж и к л

фиг. 2